Wie entsteht aus Sonnenlicht Strom?

Solarmodule schimmern meist bläulich-silbern von den Dächern und können mit Sonnenlicht Strom produzieren. Es sind kleine Wunderwerke der Technik.

Solarmodule bestehen aus mehreren Schichten. Sie sind stabil und langlebig für eine Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren ausgelegt. Wir empfehlen, in der Praxis auf eine vertrauenswürdige Zertifizierung zu achten.

Sandwich

Die erste Schicht bildet in der Regel ein 4 mm starkes Sicherheitsglas, welches beständig gegen Temperaturwechsel und schlag-, stoss- und druckfest ist. Die eigentliche stromproduzierende Schicht ­besteht aus Solarzellen, die stromleitend miteinander verschaltet sind. Die empfindliche Solarzelle wird beidseitig mit einer Giessharzschicht wasserdicht laminiert. Die Rückseite besteht in der Regel wiederum aus einer Glasscheibe.

Gemacht aus Sand

Die eigentlichen Stromproduzenten sind einzelne handflächengrosse Solarzellen aus Silizium. Silizium tritt in der Natur als Siliziumdioxid in Sand und Quarz auf. Vom Sand bis zum Siliziumplättchen ist ein aufwendiger industrieller Prozess nötig.

Elektronen sind die Strommacher

In der Solarzelle gibt es zwei Schichten. In der N-Schicht hat es einen Überschuss an Elektronen. Denn in dieser N-Schicht hat es nicht nur Silizium (ein Atom mit vier Aussenelektronen), sondern zusätzlich zum Beispiel auch Phosphoratome. Diese Phosphoratome (Dotieratome) haben fünf Aussenelektronen. Phosphoratome enthalten also ein Aussenelektron mehr in ihrer äussersten «Hülle». Dieses fünfte Elek­tron bleibt latent beweglich, weil es im Grunde weg möchte (Elektronenüberschuss). In der P-Schicht ist die Anordnung so, dass Elektronen fehlen (Elektronenmangel). Wenn Experten darüber sprechen, dann reden sie vereinfachend von «Löchern». In ein solches Loch kann aus der Nachbarschaft ein Elektron hineinrutschen.

MINUS + PLUS + SONNE = STROM

Wenn die Negativ- und Positiv-Schicht zusammengefügt sind, entsteht im Grenz­bereich eine Spannung. Elektronen beginnen zu «wandern», um den Elektronenmangel auszugleichen. Damit ist der erste Schritt getan. Dabei verlieren die Dotier­atome selbst ihre elektrische Neutralität, weil das Elektron sein Heimat­om verlässt und dort nun ein Elektron fehlt. Wenn die Sonne scheint, wird der Elektronenmangel durch Photonen der Sonne permanent geschlossen. Photonen und Elektronen sind wie nahe Verwandte, die einander nahe sind. An den Polen der Solarzelle werden die Elektronen über eine Kontaktschicht (Grid) in einen Leiter und schliesslich in ein Stromkabel abgeleitet. Aus den Photonen der Sonnenstrahlen ist nun Strom ent­standen. Astronomen rechnen, dass un­sere Sonne 4,6 Milliarden Jahre alt ist und die Erde noch Millionen Jahre lang mit kosten­loser Energie versorgt wird. Je mehr Sonne auf eine Solarzelle trifft, umso mehr Strom produziert eine Solarzelle.